第七章_多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1、第七章 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,7.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7.2 多媒體顯示器7.3 觸摸屏7.4 光存儲(chǔ)設(shè)備7.5 顯示卡7.6 多媒體音頻卡7.7 多媒體視頻采集卡,1、多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,7.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng),多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)主要配置和各種外部設(shè)備以及與各種外部設(shè)備的控制接口卡(其中包括多媒體實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮電路) 軟件系統(tǒng)包括多媒體驅(qū)動(dòng)軟件、多媒體操作系統(tǒng)

2、、多媒體數(shù)據(jù)處理軟件、多媒體創(chuàng)作工具軟件和多媒體應(yīng)用軟件。,2. 基本的多媒體硬件系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,主存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)總線,磁盤控制器,總線接口,CPU,DMA,外部總線,顯示器,CDROM,通信接口,話 筒,音響設(shè)備,MIDI,音頻轉(zhuǎn)換,視頻卡,其它設(shè)備接口,其它數(shù)字設(shè)備數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī),模擬攝像機(jī),錄像機(jī),影碟機(jī),掃描儀、圖像識(shí)別 設(shè)備、語(yǔ)音輸入設(shè)備,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

3、,,網(wǎng)絡(luò),顯卡,7.1 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng),輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、掃描儀、聲音識(shí)別系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、視頻卡等 ；輸出設(shè)備：音頻設(shè)備、顯示器、投影儀、繪圖儀等；存儲(chǔ)設(shè)備：光存儲(chǔ)設(shè)備，磁存儲(chǔ)設(shè)備，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。通訊設(shè)備： Modem、網(wǎng)卡、Hub、交換機(jī)、路由器等。,多媒體計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備一般分為以下幾類：,7.2 多媒體顯示器,7.2.1 顯示器分類　 按大小：通常有14寸、15寸、17寸和20寸等。 按制造工藝：分為CRT

4、顯示器和LCD顯示器 按顯示色彩：?jiǎn)紊@示器和彩色顯示器 按顯示器屏幕：球面顯示器、柱面顯示器、平面顯示器、純平面顯示器。,7.2 多媒體顯示器,7.2.2 CRT顯示器,顯示原理,是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，靠?jī)蓚€(gè)電極間電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，引起液晶分子扭曲，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關(guān)開(kāi)之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來(lái)。,7.2.3 LCD顯示器,7.2 多媒體顯示器--LCD顯示器,7.2 多媒體顯示器--LCD顯示器,顯示原理示

5、意圖,7.3 觸摸屏,觸摸屏工作原理 用一種定位設(shè)備，通過(guò)一定的物理手段，使用戶觸摸觸摸屏?xí)r，所摸的位置（以坐標(biāo)形式）被控制器檢測(cè)到，送到CPU，從而確定用戶所輸入的信息。,分類 ? 電阻式觸摸屏 ? 電容式觸摸屏 ? 紅外式觸摸屏 ? 表面聲波式觸摸屏,7.3 觸摸屏,? 工作原理：在有機(jī)玻璃基層上，覆蓋兩層透明導(dǎo)電層，兩層導(dǎo)電層之間用微細(xì)絕緣顆粒絕緣。當(dāng)手指觸摸時(shí)，兩導(dǎo)電層接通，檢測(cè)

6、電路檢測(cè)到電信號(hào)，將不同的接觸點(diǎn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)值輸送給計(jì)算機(jī)。? 優(yōu)點(diǎn)：抗強(qiáng)光干擾好，抗灰塵和潮濕。? 缺點(diǎn)：透明度低，易劃傷。,電阻式觸摸屏,7.3 觸摸屏,? 工作原理：在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，導(dǎo)體層外套上一塊保護(hù)玻璃，附加的觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極。導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。用戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)、手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，其強(qiáng)弱與手指及電極的距離成正比，位于觸

7、摸屏幕后的檢測(cè)電路便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。? 優(yōu)點(diǎn)：抗強(qiáng)光干擾好，抗灰塵和潮濕。? 缺點(diǎn)：透明度低，用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒(méi)反映。,電容式觸摸屏,7.3 觸摸屏,? 工作原理：以紅外線檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的傳感設(shè)備，屏幕周圍放置了紅外發(fā)射管和接收管，形成紅外線陣列，紅外線管以掃描方式工作，當(dāng)手指或不透光的物體觸摸屏幕時(shí)，某些紅外線被阻斷，接收管檢測(cè)到后將阻斷位置送給計(jì)算機(jī)。? 優(yōu)點(diǎn)：安裝容易，成本低

8、，對(duì)硬件設(shè)施要求低，分辨率高，屏幕清晰。? 缺點(diǎn)：框架污染引起假觸摸，光照變化較大會(huì)誤判,紅外式觸摸屏,7.3 觸摸屏,? 工作原理：玻璃屏的左上角和右下角各固定豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘?hào)。 ? 優(yōu)點(diǎn)：抗強(qiáng)光干擾好，防火、防爆性好。? 缺點(diǎn)：抗多灰塵、潮濕差，不易用于工

9、控領(lǐng)域。,表面聲波觸摸屏,7.4 光存儲(chǔ)設(shè)備,CD－DA：激光數(shù)字音頻光盤，1981年制定，又稱CD，直徑12厘米。CD－ROM：只讀光盤。1985年制定，直徑12厘米，容量為650MB。CD－G：卡拉OK盤，1985年出現(xiàn)，利用CD唱片上剩余的通道記錄一些簡(jiǎn)單的靜止圖形文字等。CD－V：帶視頻的激光唱片，1987年出現(xiàn)，它是CD－DA和LD相結(jié)合的產(chǎn)物，在影碟機(jī)上使用。,7.4.1 光存儲(chǔ)分類,7.4.1 光存儲(chǔ)分類,CD－I：

10、交互式光盤，1987年制定，CD－I只能由CD－I播放機(jī)播放。CD－R：可錄式光盤，1989年制定，它可多次在空余部分寫入數(shù)據(jù)。Photo－CD：相片光盤，1992年制定，為存儲(chǔ)數(shù)字化的35mm相片設(shè)計(jì)，約100張左右相片，可還原成底片，可在CD－I、Photo－CD播放機(jī)上播放。V－CD：視頻小型光盤，小影碟，1993年制定了1.1標(biāo)準(zhǔn)，1994年制定了VCD2.0標(biāo)準(zhǔn)。大約74分鐘的錄像節(jié)目，圖像優(yōu)于VHS錄像質(zhì)量，伴音質(zhì)量可

11、達(dá)到CD的效果。,,DVI：數(shù)字電視交互技術(shù)光盤。DVI把高質(zhì)量的聲音和電視圖像以壓縮方式交叉存放在CD－ROM上。DVD：高密度數(shù)字視盤，1995年制定，以單面光盤為基礎(chǔ)，雙面光盤結(jié)構(gòu)，每面的容量為4.7GB。LD：激光視盤，影碟，影碟機(jī)播放。直徑30cm、也有20cm的。CAV單面播放時(shí)間為30分鐘。CLV為60分鐘。CD－WORM：一次性寫入光盤，信息寫入便不能修改?？刹翆懯焦獗P：有兩種，磁光盤(MO)、相變光盤(PCR)

12、，在迅速發(fā)展，存儲(chǔ)容量不斷提高。,7.4.1 光存儲(chǔ)分類,? 組成：光盤由螺旋型光道，光道由保護(hù)層、反射激光的鋁反射層、刻槽和聚碳脂襯墊組成，如下圖：,7.4.2 CD-ROM工作原理,? CD-ROM 讀出原理,光盤上壓制了許多凹坑，激光束在凹坑部分反射光的強(qiáng)度比從非凹坑部分反射的光的強(qiáng)度來(lái)得弱。光盤就是利用這個(gè)原理來(lái)區(qū)分“1”和“0”。,7.4.2 CD-ROM工作原理,凹坑的邊緣代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，凹坑的

13、長(zhǎng)度和非凹坑的長(zhǎng)度都代表有多少個(gè)“0”。,數(shù)據(jù)容量： 約為650MB 數(shù)據(jù)傳輸率 :單倍150KB/S，現(xiàn)在50倍左右 存儲(chǔ)緩沖區(qū)：256KB 平均訪問(wèn)時(shí)間 :200?400ms 旋轉(zhuǎn)速度（均線CLV: 1.2m/s ? 1.4m/s） 平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間：25000小時(shí) 接口：SCSI、IDE、專用接口。,? CD-ROM驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo),7.4.2 CD-ROM工作原理,DVD：Digital Video Disc 數(shù)字視

14、頻光盤，1995年制定標(biāo)準(zhǔn)。工作原理： 由2個(gè)厚度為0.6mm的基質(zhì)層粘貼而成的，并采用了多面多層技術(shù)，即每一面光盤可以儲(chǔ)存雙層數(shù)據(jù)，一張DVD光盤最多可以有四層的儲(chǔ)存空間，采用更短的波長(zhǎng)（650nm)，聚焦更集中的紅色激光技術(shù),提高了每單位面積的儲(chǔ)存密度，擴(kuò)大了儲(chǔ)存空間。,7.4.3 DVD工作原理,7.4.3 DVD工作原理,容量：?jiǎn)螌覦VD光盤的容量4.7GB，單面雙層8.5G，雙面單層9.4G，雙面雙層17G。 數(shù)據(jù)傳輸

15、率：?jiǎn)伪?.385Mbps，16倍以上。兼容性：向下兼容CD、VCD、CD-ROM/XA等格式的光盤。 視頻方面：采用的是MPEG－2壓縮方案。 音頻方面：AC-3信道格式，逼真的環(huán)繞立體聲效果 ，8個(gè)聲音通道，32個(gè)字幕通道。接口類型：IDE， SCSI。,性能指標(biāo),7.4.3 DVD工作原理,7.5 顯示卡,顯卡主要功能是影像訊號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換工作(接收，解碼，編輯，輸出)，將顯示結(jié)果送給顯示裝置顯示。其主要作用是對(duì)圖形函數(shù)進(jìn)

16、行加速。,7.5.1 顯卡的主要功能,圖形處理芯片是專門用來(lái)處理圖像的CPU，用來(lái)完成某些特定的繪圖功能。如：紋理、著色、渲染等。 圖形處理芯片決定了顯示卡性能的高低。通常我們?cè)陲@示卡上能見(jiàn)到的最大的芯片就是圖形處理芯片。目前常見(jiàn)的顯卡圖形處理芯片主要有NVIDIA系列及ATi系列，如GeForce4、ATi RADEON 8500等。,圖形處理芯片（GPU）,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,顯示內(nèi)存又稱顯存，用來(lái)暫存顯示芯片處理的數(shù)據(jù)

17、。圖形處理芯片的性能愈強(qiáng)，需要的顯存也就越多。屏幕顯示的圖像數(shù)據(jù)都是存放在顯存里的，顯卡達(dá)到的分辨率越高，在屏幕上顯示的像素點(diǎn)就越多，要求顯存的容量就越大。目前，顯存主要是DDR2,DDR3的，容量256M以上。,顯示內(nèi)存（Video RAM）,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的簡(jiǎn)稱，即隨機(jī)存取內(nèi)存 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。RAMDAC的

18、作用就是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)使顯示器能夠顯示影像。RAMDAC的分辨率，顏色數(shù)與輸出頻率也是影響顯示卡效能的重要因素。,RAMDAC,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,AGP英文全稱是Accelerate Graphical Port，這是Intel公司開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)圖形加速端口視頻接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其主要目的是為了解決低帶寬的PCI總線對(duì)顯卡性能的制約。它將顯卡與系統(tǒng)主內(nèi)存連接起來(lái)，這樣就在CPU和圖形處理器之間直接開(kāi)辟了更快的通道，大大提高

19、了顯卡的工作效率。AGP接口技術(shù)經(jīng)歷了AGP1.0、AGP2.0、AGP3.0的發(fā)展過(guò)程。AGP3.0(AGP8X)接口理論帶寬為2.1Gbit/秒。,AGP,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,VGA接口：通過(guò)顯示卡上的VGA接口輸出,將顯卡所處理的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。標(biāo)準(zhǔn)的VGA接口為15pin接頭。 DVI接口：1999年發(fā)布，“用于數(shù)字平板顯示器的數(shù)字視頻接口” 。同時(shí)也向下兼容CRT顯示器。接頭使用三行八列共24個(gè)引腳，支持兩個(gè)完

20、整的通道。每個(gè)通道使用3對(duì)（紅綠藍(lán)各一對(duì)）傳輸色彩信號(hào)，一對(duì)傳輸時(shí)鐘信號(hào)，其余是電源、地線和其他用途。,VGA接口和DVI接口,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,指顯示器每秒能對(duì)整個(gè)畫(huà)面重復(fù)更新的次數(shù)。 一般而言，此數(shù)值越高，畫(huà)面就越柔和、眼睛就越不會(huì)覺(jué)得屏幕閃爍。在72-75Hz以上，能避免在日光燈下出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，也不會(huì)造成眼睛的疲勞與傷害。不過(guò)現(xiàn)在一般顯示器都能達(dá)到75Hz以上的刷屏。,刷新率,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,顯示

21、畫(huà)面的細(xì)膩程度，一般以畫(huà)面的最大“水平點(diǎn)數(shù)”乘上“垂直點(diǎn)數(shù)”來(lái)代表。例如，分辯率為1024X768，表示這整個(gè)畫(huà)面的由水平1024個(gè)畫(huà)點(diǎn)，乘上垂直768個(gè)畫(huà)點(diǎn)所組成的。,分辯率,7.5.2 顯卡的相關(guān)概念,7.5.3 常見(jiàn)的顯卡,7.6 多媒體音頻卡,一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，負(fù)責(zé)大部分的運(yùn)算;一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，負(fù)責(zé)把音頻輸出計(jì)算機(jī);一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，負(fù)責(zé)把音頻輸入計(jì)算機(jī);只讀存儲(chǔ)器(ROM)或者Flash 存

22、儲(chǔ)器，儲(chǔ)存數(shù)據(jù); 音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口(MIDI)，用于連接外部的音頻設(shè)備（MIDI/GAME);連接揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的插口(MIC);CD-ROM接口（卡上四針插座）。,音頻卡的組成,7.6 多媒體音頻卡,7.7 多媒體視頻采集卡,接收來(lái)自視頻輸入端的模擬視頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集、量化成數(shù)字信號(hào)，然后壓縮編碼成數(shù)字視頻序列。大多數(shù)視頻卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號(hào)時(shí)首先在卡上對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后才通過(guò)PCI接口把壓縮的